JP7460719B1 - Data collection device and data collection method - Google Patents
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Abstract
【課題】既存の制御装置に対して、場所をとらずに、クラウドサーバにデータを蓄積する機能を追加可能にする。【解決手段】データ収集装置14は、設備30を制御する制御装置10の拡張スロット111に取り付けされる。データ収集装置14は、制御装置10のデータ記憶領域131に書き込まれたデータを設定ファイルに従い読み出して、指定位置に出力する。データ収集装置14は、指定位置に出力されたデータを読み出して、クラウドサーバに送信する。【選択図】図2[Problem] To add a function for storing data in a cloud server to an existing control device without taking up space. [Solution] A data collection device 14 is attached to an expansion slot 111 of a control device 10 that controls equipment 30. The data collection device 14 reads data written in a data storage area 131 of the control device 10 according to a setting file and outputs it to a specified location. The data collection device 14 reads the data output to the specified location and transmits it to a cloud server. [Selected Figure] Figure 2
Description
本開示は、データをクラウドサーバに収集する技術に関する。 This disclosure relates to technology for collecting data on a cloud server.
製造現場等では、PLCといった制御装置により多数の設備が制御されている。PLCは、Programmable Logic Controllerの略である。各設備によって、動作中に様々なデータが得られる。これらのデータを蓄積し、分析することにより、製造工程の改善を図ること、又は、不具合の原因を特定すること等が可能になる。 At manufacturing sites and the like, many pieces of equipment are controlled by control devices such as PLCs. PLC is an abbreviation for Programmable Logic Controller. Each piece of equipment obtains different data during operation. By accumulating and analyzing this data, it becomes possible to improve the manufacturing process or identify the cause of defects.
遠隔地等から適切な分析を可能にするため、データをクラウドサーバに蓄積することが望ましい。
設備によって得られたデータは制御装置に集約される。既存の制御装置には、クラウドサーバにデータを送信する機能は搭載されていない。そのため、制御装置に集約されたデータは、PC等のコンピュータに収集された後に、クラウドサーバに送信されることになる。PCは、Personal Computerの略である。
In order to enable appropriate analysis from remote locations, it is desirable to accumulate data on a cloud server.
Data obtained by the equipment is collected in a control device. Existing control devices do not have the ability to send data to cloud servers. Therefore, the data collected in the control device is collected in a computer such as a PC, and then transmitted to the cloud server. PC is an abbreviation for Personal Computer.
特許文献1には、産業装置からデータを収集するシステムについて記載されている。特許文献1では、産業装置からPLCを介してサーバにデータを蓄積することが記載されている。 Patent Document 1 describes a system for collecting data from industrial equipment. Patent Document 1 also describes storing data from the industrial equipment in a server via a PLC.
特許文献1では、産業装置及びPLCと同一のネットワークに接続されたサーバにデータを蓄積している。クラウドサーバにデータを蓄積する場合には、サーバからクラウドサーバにデータを送信することになる。 In Patent Document 1, data is stored in a server connected to the same network as the industrial device and the PLC. When storing data in a cloud server, the data is sent from the server to the cloud server.
製造現場等によっては、PC又はサーバといったコンピュータを設置する場所等の問題から設置が難しい場合がある。
本開示は、既存の制御装置に対して、場所をとらずに、クラウドサーバにデータを蓄積する機能を追加可能にすることを目的とする。
Depending on the manufacturing site, it may be difficult to install computers such as PCs or servers due to problems such as where to install them.
The present disclosure aims to make it possible to add a function of storing data in a cloud server to an existing control device without taking up space.
本開示に係るデータ収集装置は、
設備を制御する制御装置の拡張スロットに取り付けされるデータ収集装置であり、
前記制御装置のデータ記憶領域に書き込まれたデータを設定ファイルに従い読み出して、指定位置に出力するデータ収集部と、
前記指定位置に出力された前記データを読み出して、クラウドサーバに送信するデータ送信部と
を備える。
The data collection device according to the present disclosure is
A data collection device installed in the expansion slot of a control device that controls equipment.
a data collection unit that reads data written in a data storage area of the control device according to a configuration file and outputs it to a specified position;
and a data transmitter that reads the data output to the designated position and transmits the data to a cloud server.
本開示では、制御装置の拡張スロットに取り付けされるデータ収集装置が、制御装置のデータ記憶領域に書き込まれたデータを読み出して、クラウドサーバにデータを送信する。既存の制御装置の拡張スロットにデータ収集装置を取り付けることで、別途PC等のコンピュータを設置することなく、クラウドサーバにデータを蓄積する機能を追加可能である。 In this disclosure, a data collection device attached to an expansion slot of a control device reads data written to the data storage area of the control device and transmits the data to a cloud server. By attaching a data collection device to the expansion slot of an existing control device, it is possible to add a function for storing data in a cloud server without having to install a separate computer such as a PC.
実施の形態1.
***構成の説明***
図1を参照して、実施の形態1に係るデータ収集システム100の構成を説明する。
データ収集システム100は、1台以上の制御装置10と、クラウドサーバ20とを備える。制御装置10とクラウドサーバ20とは、ネットワーク90を介して接続されている。ネットワーク90は、具体的には、インターネットである。
Embodiment 1.
***Explanation of configuration***
The configuration of a
The
各制御装置10には、1台以上の設備30が接続されている。各制御装置10は、接続された設備30を制御する装置である。実施の形態1では、各制御装置10は、PLCである。設備30は、製造機械、製造装置、ロボット、ベルトコンベア、マシニングセンター等である。
クラウドサーバ20は、クラウドサービスの事業者によって提供されるサーバであり、ネットワーク90を介して任意の場所から接続可能なサーバである。実施の形態1では、クラウドサーバ20がAWS(登録商標)である場合を例として説明する。AWSは、Amazon Web Servicesの略である。クラウドサーバ20には、ネットワーク90を介して操作端末40が接続されている。
One or more pieces of
The
図2を参照して、実施の形態1に係る制御装置10の構成を説明する。
制御装置10は、電源スロット111とCPUスロット112と1つ以上の拡張スロット113とを有するベースユニット11を備える。電源スロット111には、電源ユニット12が取り付けられている。CPUスロット112には、CPUユニット13が取り付けられている。拡張スロット113には、データ収集装置14とが取り付けられている。CPUは、Central Processing Unitの略である。拡張スロット113には、必要に応じて、入出力ユニット等の他のユニットも取り付けされる。
The configuration of the
The
電源ユニット12は、制御装置10が備える各ユニットに電力を供給する装置である。CPUユニット13は、制御装置10の動作を制御する装置である。CPUユニット13には、データ記憶領域131が設けられている。データ収集装置14は、制御装置10に接続された設備30によって得られたデータをクラウドサーバ20に送信する装置である。
The
図3を参照して、実施の形態1に係るクラウドサーバ20の構成を説明する。
クラウドサーバ20は、コンピュータである。クラウドサーバ20は、仮想マシンによって実現されていても構わない。また、クラウドサーバ20は、複数台のコンピュータ又は複数台の仮想マシンによって実現されていても構わない。
The configuration of the
The
クラウドサーバ20は、機能構成要素として、インタフェース部21と、データ転送部22と、データベース23とを備える。これらの機能構成要素は、1台のコンピュータ又は仮想マシンによって実現されてもよいし、それぞれ別のコンピュータ又は別の仮想マシンによって実現されてもよい。
The
インタフェース部21は、外部装置とのインタフェース機能である。実施の形態1では、インタフェース部21は、AWS IoT Coreによって実現される。データ転送部22は、インタフェース部21とデータベース23との間でデータ転送を行う機能である。実施の形態1では、データ転送部22は、Amazon Kinesis Data
Streamsによって実現される。データベース23は、データを蓄積する機能である。
The
This is realized by Streams. The
図4を参照して、実施の形態1に係るデータ収集装置14の構成を説明する。
データ収集装置14は、機能構成要素として、データ収集部141と、データ送信部142と、ダウンロード部143とを備える。また、データ収集装置14は、図示しないデータ記憶部を備える。データ記憶部には、設定ファイル145が記憶され、図7の説明で後述するCSVファイルの出力先やログファイルの出力先が含まれる。データ収集装置14は、メモリ144を備えており、メモリ144には設定ファイル145、CSVファイル等が一時的に記憶される。
実施の形態1では、データ収集装置14の機能構成要素は、Lambda関数を用いて生成されクラウドサーバ20においてデプロイされたソースを、AWS IoT GreenGrassを用いてデータ収集装置14で動作させる形態で実現可能である。実施の形態1では、データ収集装置14の機能構成要素のうち、データ送信部142及びダウンロード部143がこの形態で実現されているものとする。データ収集部141についてもこの形態で実現することも可能であるが、実施の形態1ではC言語により記述されたソフトウェアによって実現されているものとする。
The configuration of the
The
In Embodiment 1, the functional components of the
データ収集部141は、制御装置10のデータ記憶領域131の読出位置に書き込まれたデータを設定ファイル145に従い読み出して、指定位置に出力する機能である。ここで、読出位置とは、図7の説明で後述する読出位置である。指定位置は、制御装置10のデータ収集装置14のデータ記憶部の指定位置であり、図7の説明で後述するCSVファイルの出力先である。データ送信部142は、指定位置に出力されたデータを読み出して、クラウドサーバ20に送信する機能である。ダウンロード部143は、クラウドサーバ20から設定ファイル145のダウンロード指示を受信すると、クラウドサーバ20から新しい設定ファイル145をダウンロードする機能である。
The
***動作の説明***
図5から図12を参照して、実施の形態1に係るデータ収集システム100の動作を説明する。
実施の形態1に係るデータ収集システム100の動作手順は、実施の形態1に係るデータ収集方法に相当する。また、実施の形態1に係るデータ収集システム100の動作を実現するプログラムは、実施の形態1に係るデータ収集プログラムに相当する。
***Operation explanation***
The operation of the
The operation procedure of the
実施の形態1に係るデータ収集システム100の動作は、データ収集処理と、設定ファイル更新処理とを含む。データ収集処理は、設定ファイル145に従いデータ収集装置14がデータを収集してクラウドサーバ20送信する処理である。設定ファイル更新処理は、設定ファイル145を更新する処理である。
The operation of the
図5を参照して、実施の形態1に係るデータ収集処理を説明する。
(ステップS11:データ設定処理)
制御装置10に接続された各設備30は、所定の周期で、データをデータ記憶領域131の読出位置に書き込む。また、CPUユニット13上のラダープログラムは、所定の周期で、データ記憶領域131からデータを読み出して、データ記憶領域131の別の読出位置に書き込む。なお、ここでは、CPUユニット13におけるデータ記憶領域131にデータが書き込まれるものとして説明する。しかし、データが書き込まれる記憶領域はデータ記憶領域131に限らず、他のユニットにおける記憶領域であってもよい。
The data collection process according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
(Step S11: Data setting process)
Each piece of
(ステップS12:ファイル出力処理)
データ収集装置14のデータ収集部141は、制御装置10のデータ記憶領域131の読出位置に書き込まれたデータを設定ファイル145に従い定期的に読み出して、指定位置に第1形式のファイルとして出力する。実施の形態1では、第1形式は、CSV形式である。CSVは、Comma-Separated Valuesの略である。
(Step S12: File output process)
The
(ステップS13:データ送信処理)
データ送信部142は、指定位置に出力されたデータがあるかを周期的にチェックする。データ送信部142は、データがある場合には、データを読み出し、第2形式のデータに変換した上で、クラウドサーバに送信する。実施の形態1では、第2形式は、JSON形式である。JSONは、JavaScript Object Notationの略である。
(Step S13: Data transmission process)
The
(ステップS14:データ登録処理)
クラウドサーバ20のインタフェース部21は、データ送信部142によって送信されたデータを受信する。すると、インタフェース部21は、データ転送部22を介して、データベース23にデータを登録する。
図5において、データは、ステップS11、S12、S13、S14の順に移動していく。ただし、ステップS11、S12、S13、S14は、それぞれ独立して動作しており、この順序で動作しているわけではない。
(Step S14: Data registration process)
The
5, data moves in the order of steps S11, S12, S13, and S14. However, steps S11, S12, S13, and S14 operate independently of each other, and are not necessarily performed in this order.
図6を参照して、実施の形態1に係るファイル出力処理(図5のステップS12)を説明する。
(ステップS121:設定ファイル読込処理)
データ収集部141は、図示しないデータ記憶部からメモリ144に設定ファイル145をコピーし、メモリ144から設定ファイル145を読み込む。
The file output process (step S12 in FIG. 5) according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
(Step S121: Setting file reading process)
The
図7を参照して、実施の形態1に係る設定ファイル145を説明する。
設定ファイル145は、動作定義ファイル146と、データ定義ファイル147とを別ファイルとして含む。
The
The
動作定義ファイル146は、データ収集部141の動作を定義するファイルである。
動作定義ファイル146には、CsvPathと、LogPathと、ProcessCntと、Timerと、FlushCountとが含まれる。CsvPathは、データ収集部141によって生成されるCSV形式のファイルの出力先である指定位置のパスである。LogPathは、データ収集部141の動作ログであるログファイルの出力先のパスである。ProcessCntは、データ収集部141のプロセス数である。ここでは、データ収集部141は1つのプロセスとして動作することを想定した説明を行う。しかし、データ収集部141は複数プロセスとして動作し、並列に動作することも可能である。Timerは、データ収集部141のデータの読込周期である。FlushCountは、1つのCSV形式のファイルに出力されるデータ件数である。
The operation definition file 146 is a file that defines the operation of the
The operation definition file 146 includes CsvPath, LogPath, ProcessCnt, Timer, and FlushCount. CsvPath is a path to a specified location to which a CSV format file generated by the
データ定義ファイル147は、データ収集部141が読み込むデータを定義するファイルである。
データ定義ファイル147には、接続先設定と、データ読込設定とが含まれる。接続先設定は、データ収集部141の接続先の制御装置10を示す。ここでは、データ収集装置14が取り付けられた制御装置10のネットワーク番号等が設定されるものとする。しかし、データ収集装置14が取り付けられた制御装置10以外の他の制御装置10を設定することで、他の制御装置10のデータ記憶領域131に書き込まれたデータをクラウドサーバ20に送信することも可能である。データ読込設定は、データ収集部141が読み込むデータの記憶位置等を示す。制御装置10に接続された複数の設備30ごとにデータ読込設定が設定されることもあるし、さらに、ひとつの設備30に対して複数のデータ読込設定が設定されることもある。具体的には、データ読込設定は、CPUユニット13のデータ記憶装置131のデバイス名と、データ記憶装置131における読出位置と、読み出すデータ件数と、読み出すデータ型とを示す。なお、図7に示す「点数」とは、CPUのバイトやワード等の単位に従ったデータの件数のことであり、「読み出すデータ件数」のことである。
The data definition file 147 is a file that defines data read by the
The data definition file 147 includes connection destination settings and data read settings. The connection destination setting indicates the
(ステップS122:エラーチェック処理)
データ収集部141は、ステップS121で読み込まれた設定ファイル145の内容にエラーがあるか否かをチェックする。具体的には、データ収集部141は、図7のチェック内容の欄に示すように、設定ファイル145の各項目についての設定の有無をチェックする。また、データ収集部141は、CsvPath及びLogPathについては、パスが示すディレクトリが存在するか否かをチェックする。
データ収集部141は、エラーがある場合には、処理をステップS123に進める。一方、データ収集部141は、エラーがない場合には、処理をステップS124に進める。
(Step S122: Error check process)
The
If an error is detected, the
(ステップS123:第1待機処理)
データ収集部141は、一定時間待機した後、処理をステップS121に戻す。
(Step S123: First standby process)
After waiting for a certain period of time, the
(ステップS124:件数チェック処理)
データ収集部141は、ステップS125において読み込んだデータの件数が、動作定義ファイル146のFlushCountが示すデータ件数を超えたか否かを判定する。
データ収集部141は、データ件数を超えていない場合には、処理をステップS125に進める。一方、データ収集部141は、データ件数を超えた場合には、処理をステップS127に進める。
(Step S124: Number check process)
The
If the number of data items has not been exceeded, the
(ステップS125:データ読込処理)
データ収集部141は、読出位置からデータを読み込む。
具体的には、データ収集部141は、データ定義ファイル147の接続先設定が示す制御装置10における、データ定義ファイル147のデータ読込設定が示すデータ記憶領域131における読出位置からデータを読み出す。この際、データ収集部141は、データ読込設定が示すデータ件数(点数)だけ、データ読込設定が示すデータ型のデータを読み出す。データ定義ファイル147に複数のデータ読込設定がされていれば、すべてのデータ読込設定についてデータを読み込み、1件(1レコード)のCSV形式のデータとする。そして、データ収集部141は、読み出したデータをメモリ144に一時記憶する。
(Step S125: Data reading process)
The
Specifically, the
(ステップS126:第2待機処理)
データ収集部141は、動作定義ファイル146のTimerが示す周期に応じた時間だけ待機した後、処理をステップS124に戻す。
(Step S126: Second standby process)
The
(ステップS127:CSV出力処理)
データ収集部141は、ステップS125のデータ読込処理を繰り返すことによりメモリ144に蓄積され一時記憶されたデータを、先に読み込まれたデータから順にFlushCountが示すデータ件数だけCVS形式のファイルとして、動作定義ファイル146のCsvPathが示す指定位置に出力する。
(Step S127: CSV output processing)
The
(ステップS128:更新判定処理)
データ収集部141は、図示しない記憶部に記憶された設定ファイル145が更新されたか否かを判定する。
データ収集部141は、設定ファイル145が更新された場合には、処理をステップS121に戻す。一方、データ収集部141は、設定ファイル145が更新されていない場合には、処理をステップS124に戻す。
(Step S128: Update determination process)
The
If the
なお、データ収集部141は、ファイル出力処理における各処理の実行状態をログとして、動作定義ファイル146のLogPathが示す位置に記憶されたログファイルに出力する。
The
図8を参照して、実施の形態1に係るデータ送信処理(図5のステップS13)を説明する。
(ステップS131:ファイルチェック処理)
データ送信部142は、動作定義ファイル146のCsvPathが示す指定位置にCSV形式のファイルが存在するか否かを判定する。このCSVファイルは複数あってもよいが、ひとつのCSVファイルに対してステップS133からS136までの処理を行い、これをすべてのCSVファイルについて繰り返す。
データ送信部142は、CSV形式のファイルが存在しない場合には、処理をステップS132に進める。一方、データ送信部142は、CSV形式のファイルが存在する場合には、処理をステップS133に進める。
The data transmission process (step S13 in FIG. 5) according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
(Step S131: File check process)
The
If the CSV file does not exist, the
(ステップS132:待機処理)
データ送信部142は、一定時間待機した後、処理をステップS131に戻す。
(Step S132: Waiting process)
After waiting for a certain period of time, the
(ステップS133:ファイル読込処理)
データ送信部142は、動作定義ファイル146のCsvPathが示す指定位置に存在するCSV形式のファイルを読み込む。
(Step S133: File reading process)
The
(ステップS134:形式変換処理)
データ送信部142は、ステップS133で読み込まれたCSV形式のファイルをJSON形式のファイルに変換して、メモリ144に一時記憶する。
(Step S134: Format conversion process)
The
(ステップS135:ファイル送信処理)
データ送信部142は、ステップS134でJSON形式に変換されたファイルを、クラウドサーバ20に送信する。この際、データ送信部142は、データ収集機能を示す識別子であるトピックを設定した上で、MQTT通信によりファイルをクラウドサーバ20に送信する。より具体的には、メッセージのヘッダにデータ収集機能を示す識別子であるトピックを設定し、メッセージの本体にファイルの内容を設定して、このメッセージを、MQTT通信によりクラウドサーバ20に送信する。MQTTは、Message Queuing Telemetry Transportの略である。MQTTは、データ配信プロトコルであり、メッセージのヘッダにトピックを設定して送受信する。受信する側は、AWS IoT Coreのルールアクションにより、トピックに応じて行う処理が定義されている。本実施の形態におけるMQTTは、データ配信プロトコルの一例であり、他のプロトコルであってもよいし、トピックに対応する別の方法があってもよい。
(Step S135: File transmission process)
The
(ステップS136:ファイル削除処理)
データ送信部142は、動作定義ファイル146のCsvPathが示す指定位置に存在するCSV形式のファイルを削除する。
(Step S136: File deletion process)
The
図9を参照して、実施の形態1に係るデータ登録処理(図5のステップS14)を説明する。
(ステップS141:受信処理)
インタフェース部21は、ステップS135で送信されたファイル(具体的には、本体にファイルの内容を含むメッセージ)を受信する。すると、インタフェース部21は、ファイルと共に設定されたトピック(具体的には、メッセージのヘッダに設定されたトピック)により、ファイルがデータ収集機能に対応するファイルであると識別する。データ収集機能に対応するファイルであると識別されると、インタフェース部21はファイル(具体的には、ファイルの内容を含むメッセージ)をデータ転送部22に転送する。
The data registration process (step S14 in FIG. 5) according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
(Step S141: Reception process)
The
(ステップS142:転送処理)
データ転送部22は、ステップS141で転送されたファイルをデータベース23に転送する。具体的には、データ転送部22は、ステップS141で転送されたメッセージの本文に設定された内容をファイルとして、データベース23に転送する。
(Step S142: Transfer process)
The
(ステップS143:保存処理)
データベース23は、ステップS142で転送されたファイルを保管する。
(Step S143: Saving process)
The
図10を参照して、実施の形態1に係る設定ファイル更新処理を説明する。
設定ファイル更新処理の前提として、各制御装置10に対して事前に識別子であるトピックが割り当てられているものとする。
Setting file update processing according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 10.
As a premise of the configuration file update process, it is assumed that each
(ステップS21:新ファイル設定処理)
操作端末40は、新しい設定ファイル145をクラウドサーバ20のファイルストレージにアップロードする。
(Step S21: New file setting process)
The operating
(ステップS22:メッセージ送信処理)
操作端末40は、クラウドサーバ20のインタフェース部21に対して、MQTT通信により設定ファイル145を更新したことを表すメッセージを送信する。この際、操作端末40は、ステップS21でアップロードした設定ファイル145を設定する制御装置10のトピックを、メッセージに設定する。
(Step S22: Message sending process)
The operating
(ステップS23:メッセージ転送処理)
クラウドサーバ20のインタフェース部21は、ステップS22で送信されたメッセージを受信する。すると、インタフェース部21は、メッセージに含まれるトピックが示す制御装置10に対して、設定ファイル145のダウンロード指示のメッセージを送信する。
(Step S23: Message transfer process)
The
(ステップS24:ダウンロード処理)
データ収集装置14のダウンロード部143は、ステップS23で送信されたダウンロード指示のメッセージを受信する。すると、ダウンロード部143は、クラウドサーバ20のファイルストレージから、ステップS21で設定された新しい設定ファイル145をダウンロードする。
(Step S24: Download process)
The
図11を参照して、実施の形態1に係るメッセージ転送処理(図10のステップS23)を説明する。
(ステップS231:メッセージ受信処理)
インタフェース部21は、ステップS22で送信されたメッセージを受信する。
Message transfer processing (step S23 in FIG. 10) according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 11.
(Step S231: Message reception process)
The
(ステップS232:ダウンロード指示処理)
インタフェース部21に、AWS IoT Coreのルールアクションにより、メッセージ受信後の処理として、制御装置10へのダウンロード指示のメッセージの送信を設定しておく。これにより、インタフェース部21は、ステップS231でメッセージを受信すると、ルールアクションに従い、メッセージに含まれるトピックが示す制御装置10に対して、設定ファイル145のダウンロード指示のメッセージを送信する。
(Step S232: Download instruction processing)
The
図12を参照して、実施の形態1に係るダウンロード処理(図10のステップS24)を説明する。
(ステップS241:指示受信処理)
ダウンロード指示のメッセージの宛先の制御装置10に取り付けられたデータ収集装置14のダウンロード部143は、設定ファイル145のダウンロード指示のメッセージを受信する。
The download process (step S24 in FIG. 10) according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
(Step S241: Instruction reception process)
The
(ステップS242:ファイル取得処理)
ダウンロード部143は、クラウドサーバ20のファイルストレージから、ステップS21で設定された新しい設定ファイル145をダウンロードする。
(Step S242: File acquisition process)
The
(ステップS243:ファイル設定処理)
ダウンロード部143は、データ収集装置14の図示しないデータ記憶部に設定された設定ファイル145を、ダウンロードされた新しい設定ファイル145に置き換える。これにより、以降のファイル出力処理(図5のステップS2)では、新しい設定ファイル145に従いデータの読み出しが行われる。
(Step S243: File setting process)
The
***実施の形態1の効果***
以上のように、実施の形態1に係るデータ収集システム100では、制御装置10の拡張スロット113に取り付けされるデータ収集装置14が、制御装置10のデータ記憶領域131に書き込まれたデータを読み出して、クラウドサーバ20にデータを送信する。
既存の制御装置10の拡張スロット113にデータ収集装置14を取り付けることで、別途PC等のコンピュータを設置することなく、クラウドサーバ20にデータを蓄積する機能を追加可能である。クラウドサーバ20にデータを蓄積することにより、遠隔地からデータの分析を容易に行うことが可能になる。
***Effects of Embodiment 1***
As described above, in the
By attaching the
また、実施の形態1に係るデータ収集システム100では、クラウドサーバ20を介して新しい設定ファイル145がデータ収集装置14にダウンロードされる。これにより、遠隔地からデータ収集装置14の動作を変更することが可能である。例えば、データの出力先である指定位置を変更すること、データの読込周期を変更すること、データの読出位置を変更すること等が可能である。設備30のデータは所定の周期でデータ記憶領域131に書き込まれていくが、データの読込周期を変更することで、クラウドサーバ20にすべて周期ごとのデータを蓄積することも、一部の周期ごとのデータを蓄積することも可能である。
In addition, in the
また、実施の形態1に係るデータ収集システム100では、設定ファイル145は動作定義ファイル146とデータ定義ファイル147とを別ファイルとして含む。これにより、例えば、制御装置10の納入先であるユーザは、データ定義ファイル147だけを変更可能とするといった制御が可能である。そのため、不用意に設定ファイル145が変更されることに起因した不具合の発生を抑制可能である。
In addition, in the
また、実施の形態1に係るデータ収集システム100では、CSV形式のファイルが一旦出力された後に、JSON形式のファイルでクラウドサーバ20に送信される。
CSV形式のファイルは、JSON形式のファイルに比べて、人が見た場合に理解が容易である。収集されたデータに不具合がある場合等に、収集段階のデータをチェックすることがある。この場合に、CSV形式のファイルとして一旦出力されるため、チェックが容易である。
JSON形式のファイルは、CSV形式のファイルに比べて、受信側での扱いが容易である。そのため、JSON形式のファイルとしてクラウドサーバ20に送信することにより、クラウドサーバ20側でデータベース23への登録が容易になる。
Furthermore, in the
CSV format files are easier for humans to understand than JSON format files. If there is a problem with the collected data, the data at the collection stage may be checked. In this case, since it is temporarily output as a CSV format file, it is easy to check.
JSON format files are easier to handle on the receiving side than CSV format files. Therefore, by transmitting it to the
***他の構成***
<変形例1>
実施の形態1では、データ収集装置14の各機能構成要素がソフトウェアで実現された。しかし、変形例1として、各機能構成要素はハードウェアで実現されてもよい。この場合には、各機能構成要素は電子回路によって実現される。
電子回路としては、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックIC、GA、ASIC、FPGAが想定される。GAは、Gate Arrayの略である。ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略である。FPGAは、Field-Programmable Gate Arrayの略である。
各機能構成要素を1つの電子回路で実現してもよいし、各機能構成要素を複数の電子回路に分散させて実現してもよい。
***Other configurations***
<Modification 1>
In the first embodiment, each functional component of the
Possible electronic circuits include single circuits, composite circuits, programmed processors, parallel programmed processors, logic ICs, GAs, ASICs, and FPGAs. GA is an abbreviation for Gate Array. ASIC is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit. FPGA is an abbreviation for Field-Programmable Gate Array.
Each functional component may be realized by one electronic circuit, or each functional component may be realized by being distributed among a plurality of electronic circuits.
<変形例2>
変形例2として、一部の各機能構成要素がハードウェアで実現され、他の各機能構成要素がソフトウェアで実現されてもよい。
<Modification 2>
As a second modification, some of the functional components may be realized by hardware, and other functional components may be realized by software.
<変形例3>
実施の形態1では、CPUユニット13とデータ収集装置14とが別に設けられた。しかし、変形例3として、データ収集装置14は、拡張スロット113に取り付けされたCPUユニット13上で動作してもよい。つまり、CPUユニット13がデータ収集装置14の機能を実現してもよい。
具体的には、CPUユニット13に、データ収集装置14が備える各機能構成要素が実装され、データ記憶領域131に設定ファイル145が記憶される。これにより、CPUユニット13が備えるハードウェアによって、データ収集装置14の機能が実現される。
この構成にすることで、データ収集装置14によって1つの拡張スロット113が占有されることがなくなる。
<Modification 3>
In the first embodiment, the
Specifically, each functional component of the
With this configuration, one
なお、CPUユニット13に、データ収集装置14の機能を実行するためのハードウェアを別途設けるようにしてもよい。つまり、データ収集装置14の機能を実行するためのハードウェアと、CPUユニット13の他の機能を実行するためのハードウェアとを分けて設けてもよい。これにより、データ収集装置14の機能が、CPUユニット13のハードウェアリソースを使用してしまい、CPUユニット13の他の機能に影響を与えることが防止される。
The
実施の形態2.
実施の形態2は、製造番号を復号鍵として復号可能に暗号化されたライセンスファイルを用いて、ソフトウェアのコピーによる不正利用を防止する点が実施の形態1と異なる。実施の形態2では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
Embodiment 2.
The second embodiment differs from the first embodiment in that a license file that is decryptably encrypted using the serial number as a decryption key is used to prevent unauthorized use by copying the software. In the second embodiment, this different point will be explained, and the explanation of the same point will be omitted.
***構成の説明***
図13を参照して、実施の形態2に係るデータ収集装置14の構成を説明する。
データ収集装置14は、機能構成要素として、復号判定部148を備える点と、メモリ144に暗号化ファイル149が記憶されている点とが図4に示すデータ収集装置14と異なる。また、図示しないデータ記憶部に暗号化ファイル149が記憶され、適宜、メモリ144にコピーされる。
実施の形態2では、復号判定部148は、Lambda関数を用いて生成されクラウドサーバ20においてデプロイされたソースを、AWS IoT GreenGrassを用いてデータ収集装置14で動作させる形態で実現される。暗号化ファイル149は、ライセンスファイルが、データ収集装置14の製造番号を復号鍵として復号可能に暗号化されたファイルである。
***Configuration Description***
The configuration of a
4 in that the
In the second embodiment, the
***動作の説明***
実施の形態2では、データ収集装置14の起動時に起動時処理が実行される。起動時処理で正常起動した場合に、実施の形態1で説明したデータ収集処理及び設定ファイル更新処理が実行可能になる。
***Operation explanation***
In the second embodiment, startup processing is executed when the
図14を参照して、実施の形態2に係る起動時処理を説明する。
(ステップS31:ファイルチェック処理)
復号判定部148は、メモリ144から暗号化ファイル149を読み出す。
復号判定部148は、暗号化ファイル149が読み出された場合には、処理をステップS32に進める。一方、復号判定部148は、暗号化ファイル149が読み出されなかった場合には、データ収集装置14をエラー終了させる。
With reference to FIG. 14, startup processing according to the second embodiment will be described.
(Step S31: File check process)
The
If the
(ステップS32:復号判定処理)
復号判定部148は、ステップS31で読み出された暗号化ファイル149を、データ収集装置14の製造番号を復号鍵として復号する。製造番号は、データ収集装置14に書き換えできないように設定されている。製造番号は、データ収集装置14を一意に表すことができるIDであればよく、データ収集装置14が取り付けられた制御装置10に対応するIDであってもよい。復号判定部148は、復号することにより、ライセンスファイルが得られたか否かを判定する。
復号判定部148は、ライセンスファイルが得られた場合には、データ収集装置14を正常起動させる。一方、復号判定部148は、ライセンスファイルが得られなかった場合には、データ収集装置14をエラー終了させる。
(Step S32: Decoding determination process)
The
When the license file is obtained, the
データ収集装置14が正常起動すると、実施の形態1で説明したデータ収集処理及び設定ファイル更新処理が実行可能になる。したがって、データ収集部141及びデータ送信部142は、復号判定部148によってライセンスファイルが得られたと判定された場合に動作することになる。
When the
***実施の形態2の効果***
以上のように、実施の形態2に係るデータ収集システム100では、製造番号を復号鍵として復号可能に暗号化されたライセンスファイルを用いて、データ収集装置14を起動させるか否かが制御される。これにより、データ収集装置14の機能構成要素であるデータ収集部141及びデータ送信部142等のソフトウェアをコピーすることにより不正利用することを防止可能である。
***Effects of Embodiment 2***
As described above, in the
実施の形態3.
実施の形態3は、データ収集部141のソフトウェアを更新する点が実施の形態1,2と異なる。実施の形態3では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
実施の形態3では、実施の形態1に機能を加えた場合について説明する。しかし、実施の形態2に機能を加えることも可能である。
Embodiment 3.
The third embodiment differs from the first and second embodiments in that the software of the
In Embodiment 3, a case will be described in which functions are added to Embodiment 1. However, it is also possible to add functions to the second embodiment.
***構成の説明***
図15を参照して、実施の形態3に係るデータ収集装置14の構成を説明する。
データ収集装置14は、機能構成要素として、更新部150を備える点が図4に示すデータ収集装置14と異なる。
実施の形態2では、更新部150は、Lambda関数を用いて生成されクラウドサーバ20においてデプロイされたソースを、AWS IoT GreenGrassを用いてデータ収集装置14で動作させる形態で実現される。
***Explanation of configuration***
The configuration of the
The
In the second embodiment, the
***動作の説明***
実施の形態2に係るデータ収集システム100の動作は、ソフトウェア更新処理を含む。ソフトウェア更新処理は、データ収集部141のソフトウェアを更新する処理である。
***Operation explanation***
The operation of
図16を参照して、実施の形態3に係るソフトウェア更新処理を説明する。
ソフトウェア更新処理の流れは、図10を参照して説明した設定ファイル更新処理の流れと類似している。
With reference to FIG. 16, software update processing according to the third embodiment will be described.
The flow of the software update process is similar to the flow of the configuration file update process described with reference to FIG.
(ステップS41:更新ファイル設定処理)
操作端末40は、データ収集部141のソフトウェアを更新する更新ファイル151をクラウドサーバ20のファイルストレージにアップロードする。
(Step S41: Update file setting process)
The operating
(ステップS42:メッセージ送信処理)
操作端末40は、クラウドサーバ20のインタフェース部21に対して、MQTT通信により更新ファイル151の在処を設定したメッセージを送信する。この際、操作端末40は、データ収集部141を更新する対象の制御装置10を示すトピックを、メッセージに設定する。
(Step S42: Message sending process)
The
(ステップS43:メッセージ転送処理)
クラウドサーバ20のインタフェース部21は、ステップS42で送信されたメッセージを受信する。すると、インタフェース部21は、メッセージに含まれるトピックが示す制御装置10に対して、データ収集部141の更新指示のメッセージを送信する。
(Step S43: Message transfer process)
The
(ステップS44:更新処理)
データ収集装置14の更新部150は、ステップS43で送信された更新指示のメッセージを受信する。すると、更新部150は、クラウドサーバ20のファイルストレージから、ステップS41で設定された更新ファイル151をダウンロードする。
そして、更新部150は、ダウンロードされた更新ファイル151でデータ収集部141を更新する。例えば、更新ファイル151が実行形式のファイルであるなら、更新部150は更新ファイル151を実行することにより、データ収集部141を更新する。
(Step S44: Update process)
The
Then, the
***実施の形態3の効果***
以上のように、実施の形態3に係るデータ収集システム100では、クラウドサーバ20を介してデータ収集部141が更新される。これにより、遠隔地からデータ収集部141の動作を変更することが可能である。そのため、設定ファイル145の変更では対応できないデータ収集部141の動作の変更を行うことが可能である。
***Effects of Embodiment 3***
As described above, in the
なお、以上の説明における「部」を、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」又は「処理回路」に読み替えてもよい。 Note that "unit" in the above description may be read as "circuit", "step", "procedure", "process", or "processing circuit".
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
(付記1)
設備を制御する制御装置の拡張スロットに取り付けされるデータ収集装置であり、
前記制御装置のデータ記憶領域に書き込まれたデータを設定ファイルに従い読み出して、指定位置に出力するデータ収集部と、
前記指定位置に出力された前記データを読み出して、クラウドサーバに送信するデータ送信部と
を備えるデータ収集装置。
(付記2)
前記データ収集装置は、さらに、
前記クラウドサーバからダウンロード指示を受信すると、前記クラウドサーバから新しい設定ファイルをダウンロードするダウンロード部
を備え、
前記データ収集部は、前記ダウンロード部によって新しい設定ファイルがダウンロードされた後は、前記新しい設定ファイルに従いデータを読み出す
付記1に記載のデータ収集装置。
(付記3)
前記データ収集装置は、さらに、
製造番号を復号鍵として暗号ファイルを復号することによりライセンスファイルが得られたか否かを判定する復号判定部
を備え、
前記データ収集部及び前記データ送信部は、前記復号判定部によってライセンスファイルが得られたと判定された場合に動作する
付記1又は2に記載のデータ収集装置。
(付記4)
前記データ収集装置は、さらに、
前記クラウドサーバから更新指示を受信すると、前記クラウドサーバから更新ファイルをダウンロードして、前記更新ファイルで前記データ収集部を更新する更新部
を備える付記1から3までのいずれか1項に記載のデータ収集装置。
(付記5)
前記データ収集部は、読み出された前記データを第1形式のファイルとして出力し、
前記データ送信部は、前記第1形式のファイルを第2形式のファイルに変換した上で送信する
付記1から4までのいずれか1項に記載のデータ収集装置。
(付記6)
前記設定ファイルは、前記データ収集部の動作を定義する動作定義ファイルと、前記データ収集部が読み込むデータを定義するデータ定義ファイルとを別ファイルとして含む
付記1から5までのいずれか1項に記載のデータ収集装置。
(付記7)
前記動作定義ファイルには、前記指定位置と、前記データの読込周期との少なくともいずれかを含む定義がされている
付記6に記載のデータ収集装置。
(付記8)
前記データ定義ファイルには、前記データ記憶領域におけるデータの読み出し位置が含まれる
付記6又は7に記載のデータ収集装置。
(付記9)
設備を制御する制御装置のデータを収集するデータ収集方法であり、
前記制御装置の拡張スロットに取り付けされるデータ収集装置が、前記制御装置のデータ記憶領域に書き込まれたデータを設定ファイルに従い読み出して、指定位置に出力し、
前記データ収集装置が、前記指定位置に出力された前記データを読み出して、クラウドサーバに送信するデータ収集方法。
(付記10)
設備を制御する制御装置のCPU(Central Processing Unit)スロットに取り付けされるCPUユニットであり、
前記制御装置のデータ記憶領域に書き込まれたデータを設定ファイルに従い読み出して、指定位置に出力するデータ収集部と、
前記指定位置に出力された前記データを読み出して、クラウドサーバに送信するデータ送信部と
を備えるCPUユニット。
Hereinafter, various aspects of the present disclosure will be collectively described as supplementary notes.
(Additional note 1)
A data collection device installed in the expansion slot of a control device that controls equipment.
a data collection unit that reads data written in a data storage area of the control device according to a configuration file and outputs it to a specified position;
A data collection device comprising: a data transmission unit that reads the data output to the designated position and transmits the data to a cloud server.
(Additional note 2)
The data collection device further includes:
comprising a download unit that downloads a new configuration file from the cloud server upon receiving a download instruction from the cloud server;
The data collection device according to appendix 1, wherein the data collection unit reads data according to the new configuration file after the download unit downloads the new configuration file.
(Additional note 3)
The data collection device further includes:
comprising a decryption determination unit that determines whether a license file has been obtained by decrypting the encrypted file using the serial number as a decryption key;
The data collection device according to appendix 1 or 2, wherein the data collection unit and the data transmission unit operate when the decryption determination unit determines that a license file has been obtained.
(Additional note 4)
The data collection device further includes:
The data according to any one of Supplementary Notes 1 to 3, comprising an update unit that downloads an update file from the cloud server and updates the data collection unit with the update file when an update instruction is received from the cloud server. Collection device.
(Appendix 5)
The data collection unit outputs the read data as a first format file,
The data collection device according to any one of Supplementary Notes 1 to 4, wherein the data transmission unit converts the first format file into a second format file and transmits the converted file.
(Appendix 6)
The configuration file is described in any one of Supplementary Notes 1 to 5, including an operation definition file that defines the operation of the data collection unit and a data definition file that defines data read by the data collection unit as separate files. data collection equipment.
(Appendix 7)
The data collection device according to appendix 6, wherein the operation definition file has a definition that includes at least one of the specified position and the data reading cycle.
(Appendix 8)
8. The data collection device according to appendix 6 or 7, wherein the data definition file includes a data read position in the data storage area.
(Appendix 9)
A data collection method that collects data from control devices that control equipment,
a data collection device attached to an expansion slot of the control device reads data written in a data storage area of the control device according to a configuration file, and outputs the data to a specified position;
A data collection method in which the data collection device reads the data output to the specified position and transmits it to a cloud server.
(Appendix 10)
A CPU unit installed in a CPU (Central Processing Unit) slot of a control device that controls equipment,
a data collection unit that reads data written in a data storage area of the control device according to a configuration file and outputs it to a specified position;
A CPU unit comprising: a data transmitter that reads the data output to the specified position and transmits the data to a cloud server.
以上、本開示の実施の形態及び変形例について説明した。これらの実施の形態及び変形例のうち、いくつかを組み合わせて実施してもよい。また、いずれか1つ又はいくつかを部分的に実施してもよい。なお、本開示は、以上の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。 The embodiments and modifications of the present disclosure have been described above. Some of these embodiments and modifications may be implemented in combination. Moreover, any one or some of them may be partially implemented. Note that the present disclosure is not limited to the above embodiments and modifications, and various changes can be made as necessary.
100 データ収集システム、10 制御装置、11 ベースユニット、111 電源スロット、112 CPUスロット、113 拡張スロット、12 電源ユニット、13 CPUユニット、131 データ記憶領域、14 データ収集装置、141 データ収集部、142 データ送信部、143 ダウンロード部、144 メモリ、145 設定ファイル、146 動作定義ファイル、147 データ定義ファイル、148 復号判定部、149 暗号化ファイル、150 更新部、151 更新ファイル、20 クラウドサーバ、21 インタフェース部、22 データ転送部、23 データベース、30 設備、40 操作端末、90 ネットワーク。 100 Data collection system, 10 Control device, 11 Base unit, 111 Power supply slot, 112 CPU slot, 113 Expansion slot, 12 Power supply unit, 13 CPU unit, 131 Data storage area, 14 Data collection device, 141 Data collection section, 142 Data transmission section, 143 Download section, 144 Memory, 145 Setting file, 146 Operation definition file, 147 Data definition file, 148 Decryption determination section, 149 Encrypted file, 150 Update section, 151 Update file, 20 Cloud server, 21 Interface section, 22 Data transfer section, 23 Database, 30 Equipment, 40 Operation terminal, 90 Network.
Claims (8)
前記制御装置に接続された設備と前記制御装置のCPU(Central Processing Unit)スロットに取り付けされるCPUユニットとの少なくともいずれかによって前記制御装置のデータ記憶領域に書き込まれたデータのうち、設定ファイルで指定されたデータを読み出して、読み出された前記データをデータチェック用の第1形式のファイルとして前記設定ファイルで指定された指定位置に出力するデータ収集部と、
前記指定位置に前記第1形式のファイルとして出力された前記データを読み出して、前記第1形式のファイルを前記第1形式とは異なる第2形式であって、クラウドサーバでの処理用の第2形式のファイルに変換した上で前記クラウドサーバに送信するデータ送信部と
を備えるデータ収集装置。 A data collection device that is attached to an expansion slot of a control device that controls equipment,
a data collection unit that reads data specified in a setting file from among data written in a data storage area of the control device by at least one of a facility connected to the control device and a CPU unit attached to a CPU (Central Processing Unit) slot of the control device, and outputs the read data to a specified location specified in the setting file as a first format file for data check;
a data transmission unit that reads out the data output as a file of the first format at the specified location, converts the file of the first format into a file of a second format different from the first format for processing on a cloud server, and transmits the file to the cloud server.
前記クラウドサーバからダウンロード指示を受信すると、前記クラウドサーバから新しい設定ファイルをダウンロードするダウンロード部
を備え、
前記データ収集部は、前記ダウンロード部によって新しい設定ファイルがダウンロードされた後は、前記新しい設定ファイルに従いデータを読み出す
請求項1に記載のデータ収集装置。 The data collection device further comprises:
a download unit that downloads a new setting file from the cloud server when a download instruction is received from the cloud server;
2. The data collection device according to claim 1, wherein after a new setting file is downloaded by the downloading unit, the data collection unit reads out data in accordance with the new setting file.
製造番号を復号鍵として暗号ファイルを復号することによりライセンスファイルが得られたか否かを判定する復号判定部
を備え、
前記データ収集部及び前記データ送信部は、前記復号判定部によってライセンスファイルが得られたと判定された場合に動作する
請求項1に記載のデータ収集装置。 The data collection device further includes:
comprising a decryption determination unit that determines whether a license file has been obtained by decrypting the encrypted file using the serial number as a decryption key;
The data collection device according to claim 1, wherein the data collection unit and the data transmission unit operate when the decryption determination unit determines that a license file has been obtained.
前記クラウドサーバから更新指示を受信すると、前記クラウドサーバから更新ファイルをダウンロードして、前記更新ファイルで前記データ収集部を更新する更新部
を備える請求項1に記載のデータ収集装置。 The data collection device further comprises:
The data collection device according to claim 1 , further comprising an update unit that, upon receiving an update instruction from the cloud server, downloads an update file from the cloud server and updates the data collection unit with the update file.
請求項1に記載のデータ収集装置。 The data collection device according to claim 1, wherein the configuration file includes, as separate files, an operation definition file that defines the operation of the data collection unit and a data definition file that defines data read by the data collection unit.
請求項5に記載のデータ収集装置。 6. The data collection device according to claim 5, wherein the operation definition file defines at least one of the specified position and a data read cycle.
請求項5に記載のデータ収集装置。 6. The data collection device according to claim 5, wherein the data definition file includes a data read position in the data storage area.
前記制御装置の拡張スロットに取り付けされるデータ収集装置が、前記制御装置に接続された設備と前記制御装置のCPU(Central Processing Unit)スロットに取り付けされるCPUユニットとの少なくともいずれかによって前記制御装置のデータ記憶領域に書き込まれたデータのうち、設定ファイルで指定されたデータを読み出して、読み出された前記データをデータチェック用の第1形式のファイルとして前記設定ファイルで指定された指定位置に出力し、
前記データ収集装置が、前記指定位置に前記第1形式のファイルとして出力された前記データを読み出して、前記第1形式のファイルを前記第1形式とは異なる第2形式であって、クラウドサーバでの処理用の第2形式のファイルに変換した上で前記クラウドサーバに送信するデータ収集方法。 A data collection method that collects data from control devices that control equipment,
A data collection device attached to an expansion slot of the control device is connected to the control device by at least one of equipment connected to the control device and a CPU unit attached to a CPU (Central Processing Unit) slot of the control device. Among the data written to the data storage area of , the data specified in the configuration file is read out, and the read data is placed in the specified position specified in the configuration file as a first format file for data checking. output,
The data collection device reads the data outputted as a file in the first format to the designated location, and converts the first format file into a second format different from the first format on a cloud server. A data collection method of converting the file into a second format file for processing and transmitting the file to the cloud server.
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